ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

КАНАЛЫ СВЯЗИ

Каналы связи являются основным звеном любой системы передачи инфор­мации. Ниже будут рассмотрены основные современные каналы передачи со­общений и возможность их использования в информационных системах стро­ительных организаций.

Поскольку существует множество различных каналов связи, передаваемую информацию необходимо представить в виде, соответствующем данному ка­налу. Такое преобразование обычно связано с модуляцией сигналов.

Модуляция — изменение какого-либо параметра сигнала (модулируемого сигнала) в канале связи в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (т.е. моделирующего сигнала). Обратное преобразование модулирован­ного сигнала в модулирующий называется демодуляцией. Для этих целей суще­ствуют специальные устройства — модемы. Название «модем» состоит из двух составляющих: первый слог обозначает модулятор — устройство прямого пре­образования сигнала, второй слог — демодулятор — устройство обратного пре­образования сигнала.

В современных модемах чаще всего используются следующие виды моду­ляции:

• частотная (FSK — frequency Shift Keying);
• фазовая (PSK — Phase Shift Keying);
• квадратурная амплитудная (QAM — Quadrature Amplitude Modulation).

При передаче сигналов одним из важнейших параметров является помехо­устойчивость. Первые два вида модуляции являются весьма помехоустойчивы­ми, так как при передаче искажается обычно лишь амплитуда сигнала. В по­следнем виде модуляции для защиты от помех применяют более помехоустой­чивый способ — квадратурную амплитудную модуляцию.

Любое преобразование и передача данных по каналам связи осуществляют­ся в соответствии с принятыми протоколами передачи информации.

Протокол передачи данных — это совокупность правил, которые определяют формат данных и процедуры передачи их по каналу связи, в которых, как пра­вило, указываются способ модуляции, соединение с каналом, представление данных и т.д. Все это делается для повышения достоверности передаваемых данных.

Все модемы имеют определенные стандарты передачи данных, которые уста­навливаются Международным институтом телекоммуникаций (ITU — International Telecommunication Union, секция — Standardization Sector (ITU-T)). Обычно стандарт включает несколько протоколов передачи данных. Одним из наиболее эффективных стандартов является стандарт V.34. Он выполняет те­стирование канала связи, определяя при этом наиболее эффективный режим работы модема.

В случае передачи большого потока информации, когда она представлена в виде файла, для ее передачи необходимо использовать специальные протоколы, которые осуществляют процедуры разбиения информации на блоки, автома­тическое обнаружение и исправление ошибок, повторную пересылку неверно принятых блоков информации, восстановление передачи после обрыва и т.п. Самым распространенным и эффективным протоколом, который использует­ся на российских телефонных линиях, является Zmodem (протокол передачи файлов).

По своей конструкции модемы бывают внутренние и внешние.

Внутренний модем — это специальная плата, встраиваемая в аппаратуру, на­пример в системную плату компьютера, имеющая специальный разъем для подключения к телефонной линии связи.

Внешний модем (автономный) — это специальный прибор (небольшая ко­робка), имеющий блок питания, разъемы для подключения к аппаратуре (к компьютеру и телефонной линии связи), панель с индикаторами, которые по­казывают различные режимы работы модема, может быть регулятор громкости звука.

Модемы могут осуществлять как контактный интерфейс с каналом связи, так и бесконтактный (аудио), могут предназначаться для различных каналов связи и систем, различаться скоростью передачи данных.

Кроме передачи данных модемы могут выполнять и ряд других полезных функций, как, например, автоматическое определение номера входящего звон­ка (АОН), функции автоответчика, электронного секретаря, прием и передачу факсимильных сообщений и т.д.

Рынок услуг передачи данных в России постоянно развивается. В настоящий момент на российском рынке присутствуют следующие крупнейшие компании, расположенные в порядке убывания занимаемой доли рынка: Relcom, Rospaklnfotel, SprintRosnet и др.

Телефонная связь. Телефонная связь является самым распространенным и широко применяемым видом связи. Она используется не только для оператив- ного административного управления предприятиями, но и для ведения финан­сово-хозяйственной деятельности.

В зависимости от способа использования, телефонную связь можно разде­лить на два вида:

• общего пользования (городская, междугородная, международная),
• офисную (внутренняя) связь, используемую в пределах одной органи­зации.

Основными компонентами телефонной связи являются телефонная сеть и абонентские терминалы. Телефонная сеть состоит из автоматических телефон­ных станций (АТС), соединенных между собой каналами связи. Каждая АТС коммутирует, как правило, до 10 тыс. абонентов. Абонентские терминалы под­ключают к сети по абонентской линии. Как правило, это пара медных проводов. Каждая абонентская линия имеет свой персональный номер. АТС соединяют­ся между собой по соединительным линиям и также имеют свой номер, как правило, совпадающий с первыми тремя цифрами абонентского номера.

В общем виде телефонная сеть представляет иерархическую структуру, со­стоящую из следующих уровней: международного, междугородного и уровня конкретного региона

Каждый иерархический уровень обслуживается определенными видами АТС, имеющими свой уникальный номер. На нижнем уровне находятся те АТС, к которым непосредственно подключаются абоненты данного региона, образу­ющие определенную зону внутри каждой страны. Каждая зона имеет свой уни­кальный номер, например Москва — 095, Саратов — 845-2 (в Саратове исполь­зуются шестизначные номера телефонов). Если номера телефонов в данном регионе (зоне) насчитывают менее семи цифр, то к коду зоны добавляется циф­ра 2 (одна или несколько), чтобы в совокупности получилось семь цифр. Связь между зонами осуществляют междугородные АТС, которые имеют два номе- pa — для внутренних АТС, т.е. АТС данного региона (зоны), и для внешних междугородных АТС. Для всех внутренних АТС России он единый — 8. Такой же принцип используется в подключении межд угородных АТС к станциям верх­него уровня — международным. В России номер международной станции — 10, т.е., чтобы соединиться с международной станцией, необходимо набрать код — 10. Для входа в международную АТС другой страны необходимо набрать код данной страны.

Офисная связь реализуется на базе специальных офисных АТС. Их приме­нение на предприятиях туриндустрии, особенно в гостиничных комплексах, продиктовано необходимостью обеспечения сотрудников фирмы и гостей го­родским телефоном, а также экономией средств на разговоры. Офисные АТС позволяют при наличии ограниченного числа городских телефонов увеличивать количество дополнительных внутренних телефонов, обеспечивая тем самым оперативность работы учреждения. Офисная АТС является связующим звеном между городскими абонентскими линиями и линиями внутренних абонентов, т.е. выполняет функции региональной АТС. Причем количество внутренних абонентских линий зависит от различных параметров, таких, как количество городских абонентских линий, подключенных к данной АТС, интенсивности разговоров, финансовых возможностей фирмы и т.п.

Одной из важнейших функций офисной АТС является возможность под­ключения ее к компьютеру. Это позволяет вести автоматический учет и реги­страцию всех телефонных переговоров, учитывать время и тариф при каждом телефонном разговоре, автоматически устанавливать скидки (наценки) на те­лефонные разговоры, для гостиниц автоматически выписывать счета гостям за каждый телефонный разговор либо при выписке. Для решения этих задач раз­рабатываются специальные программные продукты — автоматизированные системы учета и тарификации телефонных переговоров. Система принимает данные о звонках от мини-АТС, сохраняет их в базе данных и тарифицирует в режиме реального времени.

Одним из основных элементов телефонной связи является телефонный ап­парат. Телефонные аппараты различаются как по конструктивному исполнению (имеют различную форму), так и по своим сервисным возможностям (выпол­няют различные функции). Современные телефонные системы используют два способа кодирования набираемого номера: импульсный и тональный.

Импульсный (Pulse) способ кодирования применяется в устаревших аппа­ратах с вращающимся диском набора номера. При наборе цифр в линию связи подаются импульсы, число которых соответствует набранной цифре.

При тональном (Топе) способе кодирования информации посылается не­прерывный сигнал, состоящий из комбинации двух частот, при помощи кото­рых и осуществляется кодирование передаваемого номера. Тональный способ используется в телефонных аппаратах, имеющих кнопочное устройство набо­ра номера. Практически все существующие АТС допускают импульсное коди­рование номера, тональные же системы кодирования используются лишь на сравнительно новых АТС.

Компьютерная телефония. Компьютерной телефонией называется техноло­гия, в которой компьютер играет главную роль как в управлении телефонным соединением, так и в осуществлении приема и передачи телефонных звонков.

Использование компьютерной телефонии намного ускоряет процесс управ­ления на предприятии, повышая его эффективность и качество при общем снижении совокупных затрат. Особенно это относится к предприятиям турин - дустрии, для которых телефон является одним из необходимых инструментов функционирования. Современные компьютерные технологии позволяют зна­чительно снизить затраты на междугородные, атем более международные пере­говоры, без которых не обходится ни одно предприятие турбизнеса. Связь с партнерами осуществляется по компьютерным сетям, в частности по сети Ин­тернет. Такая связь называется 1Р-телефония.

IP-телефония. Это современная компьютерная технология передачи голо­совых и факсимильных сообщений с использованием Интернета. Данная тех­нология начинает бурно развиваться на российском рынке связи. Она позво­ляет осуществлять междугородную и международную голосовую связь, исполь­зуя обычный телефонный аппарат или компьютер, подключенный к Интернету. Для туристских компаний, имеющих свою корпоративную сеть, IP-телефония позволяет значительно снизить издержки, связанные с телефон­ными переговорами.

Для использования IP-телефонии необходимо:

• создание собственной сети 1Р-телефонии;
• использование сети IP-телефонии, разработанной другими операторами.

Первый способ использования сети IP-телефонии предполагает установку

персональных компьютеров в офисе со специальным программным обеспече­нием. Такие компьютеры получили название шлюзов. Шлюз подключается к Интернету и с помощью разъемов на плате (как в обычном телефоне) подклю­чается либо напрямую к городской телефонной линии, либо к офисной АТС. Такой способ использования IP-телефонии оправдан для тех компаний, кото­рые имеют постоянного партнера и с которым очень часто осуществляется связь по телефону. При этом стоимость минуты разговора очень незначительна (око­ло 0,02 долл. — соответствует фактической стоимости соединения с Интерне­том), однако от фирмы потребуются единовременные капитальные затраты (порядка 3 тыс. долл.) на приобретение собственного шлюза.

Второй способ использования IP-телефонии предполагает возможность вос­пользоваться уже готовой сетью. Сейчас на рынке средств связи появились специальные фирмы-операторы, имеющие свою собственную сеть IP- телефонии. Для того чтобы воспользоваться услугами данной сети, необходи­мо приобрести специальную пластиковую карточку с Pin-код ом (Ріп-код — это персональный идентификационный номер данной карты). Звонить с помощью данных карт можно с любого телефона, поддерживающего тональный набор, и на любой телефон в любой стране. Стоимость минуты разговора в этом слу­чае будет несколько больше, чем в предыдущем случае, но фирме не придется нести большие первоначальные затраты на приобретение специального обо­рудования.

Создание собственной сети IP-телефонии, входящей как отдельный модуль в КТС информационной системы, характерно для большинства аппаратов управления строительными организациями. Вместе с тем, затраты на создание и эксплуатацию собственной мини-АТС далеко не всегда бывают оправданы с точки зрения их окупаемости в процессе ведения хозяйственной деятельности. Использование «классической» телефонии зачастую является более эффектив­ным средством оперативного общения.

Радиотелефонная связь. Под радиотелефонной связью понимают беспровод­ные системы телефонной связи, которые не требуют проведения сложных ин­женерных работ по прокладке дорогостоящих телекоммуникаций и поддержке их в рабочем состоянии.

Связь может быть организована быстро и независимо от рельефа местности и погодных условий (хотя погодные условия и рельеф местности могут оказы­вать непосредственное влияние на качество связи).

На современном этапе развития техники и технологии радиотелефонная связь становится альтернативой использования проводной телефонии и зна­чительно повышает оперативность в принятии управленческих решений и об­щую эффективность функционирования предприятий туриндустрии.

Беспроводная система телефонной связи по сравнению с обычной прово­дной обладает следующими достоинствами:

• меньшие капитальные затраты на ее создание;
• возможность создания соответствующей инфраструктуры независимо от рельефа местности, природных условий и наличия;
• меньший срок окупаемости системы;
• меньшая трудоемкость работ по организации системы и на порядок более быстрые темпы ввода в эксплуатацию;
• надежная и оперативная связь с мобильными пользователями;
• более широкие возможности по управлению системой и по защите ин­формации.

Среди радиотелефонных систем можно выделить такие их разновидности, как: системы сотовой радиотелефонной связи; системы транкинговой радио­телефонной связи; телефоны с радиотрубкой; телефонные радиоудлинители; системы персональной спутниковой радиосвязи.

Радиотелефонная связь весьма эффективна для получения оперативной ин­формации со сложнодоступных объектов строительства специализированных строительных организаций (прокладка инженерных коммуникаций на Крайнем Севере, строительство мостов и т.д.)

Системы сотовой радиотелефонной связи. Появление сотовой связи было связано с необходимостью создания широкой сети подвижной радиотелефон­ной связи в условиях достаточно жесткого ограничения на доступные полосы частот.

Упрощенно принцип функционирования цифровой сотовой связи можно представить в виде последовательности следующих блоков (операций). В пере­датчике происходит преобразование сигнала с выхода микрофона в цифровую форму при помощи АЦП. Вся последующая обработка и передача информации вдет в цифровом коде (на входе цифровой сигнал обратно преобразуется в ана­логовый). С целью сокращения объема информации, передаваемой по каналам связи, осуществляется кодирование сигнала речи при помощи кодера речи (КР), т.е. происходит преобразование цифрового сигнала по определенным законам д ля сокращения его избыточности. Далее кодер канала (КК) добавляет допол­нительную информацию в цифровой сигнал, полученный на выходе кодера речи, что необходимо для защиты сигнала от ошибок при его передаче по линии связи. Кроме этого, для защиты сигнала кодер канала осуществляет опреде­ленную переупаковку информации и вводит в состав передаваемого сигнала информацию управления, поступающую от логического блока (ЛБ). После этого сигнал поступает на модулятор (М), который осуществляет перенос ин­формации кодированного видеосигнала на несущую частоту коммутатора при­ема передачи сигнала (ППР).

Приемник по своему устройству в основном соответствует передатчику, но блоки выполняют обратные, по отношению к передатчику, функции.

Сигнал с блока приема — передачи сигнала поступает на демодулятор (Д), который выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосиг­нал, несущий информацию. Эта информация поступает на декодер канала, который выделяет из входного потока управляющую информацию и направ­ляет ее на логический блок.

Полученная информация проверяется на наличие ошибок, и если ошибки были выявлены, они по возможности исправляются. Декодер канала также осуществляет обратную переупаковку (по отношению к кодеру) принятой ин­формации. Сигнал с декодера канала поступает на декодер речи, который вос­станавливает из него сигнал речи, но еще находится в цифровом виде. Данный сигнал речи поступает на цифроаналоговый преобразователь, который пере­водит принятый цифровой сигнал в аналоговый и передает его на вход дина­мика. В некоторых системах для частичной компенсации искажения сигнала используется эквалайзер.

Система сотовой связи представляет собой совокупность ячеек, покрыва­ющих обслуживаемую территорию. Обычно ячейки схематично изображают в виде правильных шестиугольников, которые похожи на пчелиные соты, что и послужило поводом назвать данную систему сотовой. Каждая сота обслужива­ется своим радиооборудованием. Причем число абонентов, обслуживаемых данной сотой, не является постоянной величиной, поскольку абоненты могут перемещаться из одной соты в другую. При пересечении границы соты абонент автоматически переходит на обслуживание в другую соту, т.е. подключается к ближайшему ретранслятору. В центре каждой ячейки (понятие «центр» тоже носит условное значение) находится базовая станция, которая обслуживает всех абонентов, находящихся в данной ячейке.

Основным принципом сотовой связи является принцип повторного исполь­зования частот, который позволяет эффективнее использовать выделенный частотный диапазон и обеспечивает высокую емкость системы. Идея повтор­ного использования частот заключается в том, что в соседних (касающихся друг друга) ячейках системы используются разные полосы частот, а через ячейку или несколько ячеек эти полосы повторяются. Этот принцип позволяет охва­тить сколь угодно большую зону обслуживания при ограниченной общей по­лосе частот.

Все базовые станции системы соединя­ются с центром коммутации, который, в свою очередь, имеет выход во взаимосвя­занную сеть связи (ВСС) России.

Упрощенно функционирование систе­мы сотовой связи можно представить в виде схемы, приведенной на рис. 10.16.

Сотовая радиотелефонная связь, как и классическая телефония, является одним из лучших способов передачи срочных и оперативных недокументированных со­общений. Затраты на ее использование обычно не превышают затрат на оплату услуг «классической» телефонной связи.

Транкинговые радиотелефонные систе­мы. Транкинговая связь — наиболее опе­ративный вид двухсторонней мобильной связи. Она является наиболее эффективной для координации мобильных групп абонентов.

Транкинговые системы связи, как правило, используются корпоративными организациями или группой пользователей, объединившихся по организаци­онному признаку или просто «по интересам». Передача информации (трафик) осуществляется, как правило, только внутри транкинговой системы, и выход абонентов во внешние телефонные сети хотя и предусмотрен, но используется в исключительных случаях.

Система транкинговой связи (от англ, гипк — ствол) состоит из базовой стан­ции и абонентских радиостанций — транковых радиотелефонов с телескопи­ческими антеннами. Иногда используют несколько станций с ретранслятора­ми. Базовая станция соединяется с телефонной линией и ретранслятором боль­шого радиуса действия (50... 100 км). Абонентские радиостанции — транковые радиотелефоны могут быть трех видов:

• переносимые — масса таких станций 300...500 г при радиусе действия 20...35 км;
• возимые — масса около 1 кг при радиусе действия 35...70 км;
• стационарные — масса более 1 кг при радиусе действия 50... 120 км.

Транковые радиотелефоны могут осуществлять связь как через базовую стан­цию, находясь в зоне ее действия, так и непосредственно напрямую связывать­ся друг с другом, находясь как в зоне действия базовой станции, так и вне зоны. Этим определяются основное достоинство и принципиальное отличие тран­кинговой системы от сотовой системы связи.

Персональная спутниковая радиосвязь. Персональная спутниковая радиосвязь основана на применении системы спутниковой телекоммуникации — ком­плексов космических ретрансляторов и абонентских радиотерминалов. Данная технология позволяет обеспечить персональную радиосвязь с абонентом, на­ходящимся в любой точке планеты. Видеотерминал с приемо-передающей ап­паратурой через спутник-ретранслятор, находящийся на стационарной орбите, связывается с радиотерминалами абонентов. В зависимости оттого, на каком расстоянии от Земли находится спутник-ретранслятор, различают геостацио­нарные (наиболее удаленная орбита), среднеорбитальные и низкоорбитальные спутниковые ретрансляторы. Чем ниже находится спутник по отношению к Земле, тем больше увеличивается мощность радиосигнала и появляется воз­можность уменьшения размера абонентского радиотерминала. Если спутник находится ближе к Земле, то для охвата той же территории необходимо исполь­зовать большее число спутников-ретрансляторов, поскольку каждый из них находится в зоне видимости абонента всего несколько минут за время каждого оборота спутника на орбите. Поэтому для обеспечения непрерывной и устой­чивой связи необходимо располагать спутники-ретрансляторы в разных орби­тальных плоскостях и автоматически переключать связь с одного на другой, чтобы полностью перекрыть земную поверхность зонами обзора. Это доста­точно дорогой вид связи. В информационных системах строительных органи­заций практически не используется.

Пейджинговые системы связи. Являются одной из разновидностей персо­нальной радиосвязи. Основным недостатком данной системы является то, что она позволяет осуществлять только одностороннюю связь, что значительно снижает надежность данной связи и отрицательно влияет на ее оперативность.

Пейджинговая система состоит из терминала, на который поступает вся входящая информация, и миниатюрного УКВ приемника (пейджера), который находится у абонента. Терминал состоит из приемо-передающего устройства, контроллера, ретранслятора, пульта управления и антенны. Каждый абонент имеет свой персональный телефонный номер. Для передачи информации або­ненту необходимо связаться с ним через терминал либо по телефону, либо при помощи компьютера и передать сообщение для абонента соответствующего номера. Число абонентов и расстояние, на котором может осуществляться связь, зависят от технических характеристик данного оборудования и назначения использования пейджинговой связи.

Пейджеры бывают трех видов: тональные, цифровые и текстовые.

Данный вид связи сегодня в практике работы строительных организаций используется крайне редко.

Видеосвязь. Является одной из самых прогрессивных связей. Основным до­стоинством видеосвязи считается возможность видеть своего собеседника на экране. В процессе обсуждения различных вопросов по видеосвязи можно ис­пользовать изображение необходимых рисунков и схем, демонстрировать раз­личные изделия. При этом можно видеть реакцию собеседника, его глаза, что при ведении деловых бесед весьма актуально.

Видеосвязь является синонимом термина видеоконференция или мульти­медиасвязь. Видеоконференция не просто видеотелефон на персональном ком­пьютере, а компьютерная технология, которая позволяет людям видеть и слы­шать друг друга, обмениваться данными и совместно их обрабатывать в инте­рактивном режиме. Для этого необходимо выполнение двух условий:

• в компьютере обязательно устанавливается плата видеоконференцсвязи с соответствующим программным обеспечением;
• должна быть возможность соединиться с абонентом либо через компью­терные сети, либо по каналам цифровой телефонной связи.

Видеосвязь, включающая передачу видеоизображений и звука, может осу­ществляться по телефонным линиям, Интернету или локальной сети. Для ра­боты в режиме видеоконференций можно использовать как специальную пор­тативную камеру, так и обычную бытовую видеокамеру.

Необходимым элементом для организации любой видеоконференцсвязи является и специализированное программное обеспечение, например VDOPhone.

Видеосвязь может быть использована для проведения оперативных совеща­ний и выработки коллегиальных решений в условиях ведения строительно­монтажных работ на значительной территории.

Факс. Факс — это устройство факсимильной передачи изображения по теле­фонной сети. Название факс произошло от слова «факсимиле», означающее точное воспроизведение графического оригинала (подписи, документа и т.д.) средствами печати. Модем, который может передавать и получать данные, как факс, называется факс-модемом. Передача изображений по телефонным ка­налам называется факсимильной службой. Для обеспечения факсимильной передачи необходим факсовый аппарат или компьютер, снабженный факс­модемом.

В процессе факсимильной передачи в точке возникновения (источнике ин­формации) осуществляются ее считывание, кодирование и отправка, а на при­нимающем устройстве — прием, декодирование (расшифровка) и вывод ин­формации.

Считывание информации происходит полинейно. При этом обеспечивает­ся достаточно качественная пересылка машинописного текста или черно-бело­го изображения невысокой четкости.

Широко используемые в настоящее время модели требуют присутствия че­ловека при отправке и приеме. Однако новые модификации факсимильных аппаратов автоматически определяют тип сигнала — голосовой или цифровой (факсовое сообщение) и переключаются на прием факса автоматически.

Факсимильные аппараты выполняют дополнительные функции: распечат­ку сообщения об отправке или, наоборот, выясняют причину неотправки, лист соединений (звонков) и др. Активно внедрены в КТС ИС разных организаций и используются для передачи копий документов по телефонным сетям.